大脑也有“空间计算”？揭秘思维灵活切换的底层逻辑（12.28）

我们的思想受知识和计划的制约，但我们的认知能力也能快速灵活地处理新信息。大脑数十亿个神经元和回路构成的结构，是如何造就了认知这种既控制严密又高度灵活的特性的呢？

麻省理工学院（MIT）皮考尔学习与记忆研究所的一项研究为我们揭示了答案：空间计算（Spatial Computing）理论 。

大脑不是焊死的电路板

传统的认知认为，执行新任务可能需要大脑重新连接物理回路 。但研究发现，大脑前额叶皮层（PFC）有一种更高级的操作方式：动态组队

米勒教授提出的“空间计算”理论认为，大脑不需要每次都改动线路，而是利用脑电波作为“指挥棒”，动态地将神经元组织成临时的“任务小组” 。

核心机制：α与β波的“模版”作用

• 频率区间：约$10-30HZ的脑波 。
• 可以将α波和β波想象成模板，它们决定了前额叶皮层神经元群何时何地接收或表达来自感官的信息。这样，这些波就代表了任务的规则，并能组织神经元如何以电信号“放电”来处理任务所需的信息内容。

五项预测：数据里的“实锤”

为了验证这个理论，研究团队在动物执行工作记忆和分类任务时进行了精密测量 。他们成功证实了该理论的五项关键预测

• 分工明确：神经元负责携带“感觉信息”，而 α/β波负责代表“任务规则” 。
• 强度与难度挂钩：任务越难（比如分类任务的抽象程度越高），α/β波的功率就越强。
• 空间压制：在电极阵列下可以看到，脑波功率高的地方，代表感觉信息的神经元活动就会被抑制；反之则增加。这证明了脑波确实在物理空间上“划分”了工作区。
• 错误预判：研究发现，动物犯错往往是因为“规则理解错误”（脑波信号异常），而不是“感官信息接收错误” 。

跨越物种：从动物实验到人类脑机

虽然这项研究的核心数据来自动物实验，但它与人类的研究结果高度吻合。

人类利用α振荡来抑制无关脑区的活动，这种自上而下的控制正是我们保持注意力的关键。米勒教授指出，认知本质上是大规模的神经自组织，而空间计算精准解释了大脑是如何高效完成这一过程的。

脑机启示录：

对于脑机接口（BCI）开发者来说，这项研究极具启发意义：如果能实时捕捉并解码这些代表“规则模版”的α/β波，我们或许能更精准地判断用户的认知意图，甚至在用户还没开始行动前，就从脑波的“空间布局”中预读出他准备执行的任务规则。

部分内容参考：Medical Press

论文参考：DOI：10.1016/j.cub.2025.11.072

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